什么是熔模铸造?

介绍熔模铸造工艺

熔模铸造, 又称精密铸造或失蜡铸造, 是否有一种制造工艺,其中蜡模是用来塑造一次性陶瓷模具的. 蜡模是按照要铸造的物品的确切形状制作的. 这种图案涂上了一层耐火陶瓷材料. 一旦陶瓷材料硬化, 把它倒过来加热,直到蜡融化并流出. 硬化后的陶瓷外壳成为一种消耗性投资模具. 熔化的金属被倒入模具中,然后冷却. 然后将金属铸件从用过的模具中取出.

熔模铸造这个术语源于用耐火材料“熔模”(包围)一种图案的过程. 熔模铸造通常比其他成型方法更受青睐,因为最终的铸件具有精细的细节和优良的铸态表面光洁度. 它们也可以用薄壁和复杂的内部通道铸造. 与砂型铸造不同,熔模铸造不需要牵伸.

这些工艺质量可以提供净形或近净形铸件, 哪些为客户在材料上节省了大量成本, 劳动, 和加工. 它可以利用最普通的金属, 包括铝, 青铜, 镁, 碳钢, 和不锈钢. 用熔模铸造制造的部件包括涡轮叶片, 医疗设备, 武器组件, 齿轮, 珠宝, 高尔夫俱乐部头部, 以及许多其他具有复杂几何形状的机器部件.

纽约用熔模铸造而成的雕塑
纽约的“向上看”雕塑使用熔模铸造技术创造了一个有影响力的不锈钢人物.

熔模铸造工艺

熔模铸造工艺包括几个步骤:金属模具的构造, 蜡模生产, 陶瓷模具创造, 倒, 凝固, 落砂, 和清理.

1. 金属压模构造

在熔模铸造过程中,蜡模和陶瓷模被破坏, 所以每次铸造都需要一个新的蜡模. 除非熔模铸造用于生产非常小的数量(通常用于艺术作品或原创珠宝), 制作蜡模的模具或模具.

The size of the master die must be carefully calculated; it must take into consideration expected shrinkage of the wax pattern, 预期的收缩陶瓷材料投资蜡图案, 以及金属铸件本身的预期收缩.

2. 蜡模生产

The number of wax patterns always equals the number of castings to be produced; each individual casting requires a new wax pattern.

热蜡被注入模具或模具,使其凝固. 可能需要内核来形成任何内部特性. 由此产生的蜡图案是一个精确的复制品的部分,以生产. 这种方法类似于压铸,但用蜡代替熔融金属.

轮蜡图案
热蜡被注入模子或模具并使其凝固, 产生一种蜡的模式,是一个精确的复制品的部分被生产.

3. 模具创造

浇注系统(浇口、浇道和立管)与蜡模相连. 对于较小的铸件, 几个蜡的图案连接到一个中央蜡门系统,形成一个树状的集合. 倒杯, 通常连接在跑步杆的末端, 用于将熔化的金属引入模具.

将组装好的“模式树”浸入细粒二氧化硅浆料中. 反复浸渍,每浸渍一次,就涂上越来越多的耐火浆料. 一旦耐火涂料达到要求的厚度, it is allowed to dry and harden; the dried coating forms a ceramic shell around the patterns and gating system.

陶瓷外壳的厚度取决于被铸造零件的尺寸和重量, 以及被铸造金属的浇注温度. 平均壁厚约为0.375 in. (9.525 mm). 将硬化的陶瓷模具倒置, 放入烤箱, 加热直到蜡融化并流出. 其结果是一个中空的陶瓷外壳.

大量陶瓷模具用于熔模铸造
一旦浆料涂层达到要求的厚度, 让它变干变硬, 在图案周围形成一个陶瓷外壳.

4. 倒

陶瓷模具加热到大约1000 - 2000°F(550 - 1100°C). 加热过程进一步加强了模具的强度, 清除任何剩余的蜡或污染物, 并从模具材料中蒸发水分.

熔化的金属在还热的时候被倒进模具——液态金属流进浇注杯, 通过中央浇注系统, 然后放进树的每个模腔里. 预热的模具可以让金属轻松地流过细密的薄截面. 它还创造了一个铸件,提高了尺寸精度, 因为模具和铸件会同时冷却和收缩.

5. 冷却

浇铸模具后,金属冷却并凝固. 模具冷却成固态所需的时间取决于铸造的材料和铸件的厚度.

6. 落砂

一旦铸件凝固,陶瓷模具就会脱落,可以取出铸件. 陶瓷模具通常是手工或水射流破碎. 一旦删除, 使用手动冲击将单个铸件从浇注系统树中分离出来, 锯, 切割, 燃烧, 或者用液氮冷碎.

7. 完成

抛光操作,如研磨或喷砂,通常用于光滑的部分在闸门和消除缺陷. 取决于浇铸时所用的金属, 热处理可以使最后的零件硬化.

金属喷砂
喷砂通常用于清洁和光滑金属零件以去除缺陷.

何时使用熔模铸造

由于其复杂性和劳动力需求, 熔模铸造是一个相对昂贵的过程,但收益往往大于成本. 几乎任何金属都可以进行熔模铸造. 熔模铸造制造的零件通常很小, 但该工艺可以有效地用于重达75磅或更多的零件.

熔模铸造能够生产具有优良铸态表面光洁度的复杂零件. 熔模铸件不需要内置锥度来将零件从模具中取出,因为陶瓷外壳在冷却后会从零件中脱落. 这种生产特性允许90度角的铸件设计,没有缩松余量, 而且不需要额外的加工就能获得这些角度.

熔模铸造工艺 creates parts with superior dimensional accuracy; net-shape parts are easily achievable, 而成品通常是在没有二次加工的情况下生产的. 每一次独特的铸造都需要一个新的模具来生产蜡模. Tooling for investment casting can be quite expensive; depending on the complexity, 加工成本在1000美元到10美元之间,000.

对于大批量订单, 省去或减少二次加工所节省的时间和人力,很容易弥补新模具的成本. 少量的铸件运行不太可能弥补投资. 一般来说,熔模铸造对于25个或更多的零件来说是一个合理的选择.

It usually takes 7 days to go from a fresh wax pattern to a complete casting; the majority of that time is taken up by creating and drying the ceramic shell mold. 一些铸造厂具有快干能力,可以更快地生产铸件. 投资铸造的时间和劳动密集性不仅影响成本. 铸造厂的设备和生产能力有限, 因此,熔模铸造的交货周期较长是常见的.

车轮熔模铸件
精密铸造用于制造具有卓越尺寸精度的零件, 哪里的成品通常不需要二次加工就能生产出来.

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